2017 Fiscal Year Annual Research Report
グリーンプロペラントを用いた低毒性宇宙機推進系の研究
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16F16080
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
堀 恵一 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (40202303)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
AMROUSSE RACHID 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2018-03-31
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| Keywords | 燃焼 / 触媒 / スラスタ / 低毒性 / ＨＡＮ / パルス特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒドロキシルアンモニウムナイトレート（HAN）を基材とする新規低毒性高性能液体推進薬の（SHP163）研究開発に従事し、以下に挙げる2点で大きな成果をあげた。
１．燃焼機構の解析
DTA-TG/MS装置を用いSHP163の熱分解機構を調べた。急速加熱を可能とする特殊リアクターを用い毎秒1000K/sという実際の燃焼場と同じ条件で、当該資料の熱分解特性を調査したところ、NO, NO2, N2O, N2, H2Oを主成分とする生成ガスの組成の特定に成功した。この結果はGAUSSIANを用いた量子化学計算にフィードバックされ、HANの熱分解を支配する2つの素反応を示すことに成功した。
２．スラスタ用特殊触媒の開発および20N級スラスタの開発
ヒドラジン用に使用されるS-405触媒（Ir担持30wr%）はHANにも有効であり、一般にHAN系推進薬を使用したスラスタの研究開発の場で使われている。しかし、ヒドラジンに比較してHAN系推進薬は燃焼温度が高く、粒状S-405をそのまま触媒層に転用すると耐久性に難があり、実用に供することができない。Dr. AmrousseはSHP163に最適化された触媒組成を見出し（Pt/Ir系、Ir/CuO系）さらに触媒層をハニカム構造とすることで十分な推進性能＋パルス特性を引き出すことに成功した。具体的には20N級スラスタで比推力240秒（理論比推力～270秒）、パルス反応時間～50 msでヒドラジンのそれ以上の性能を示している。また比推力に関しては大型化に伴い上昇が期待できる。
SHP163を推進薬としたスラスタは平成30年度打ち上げ予定のイプシロン4号機に搭載される革新衛星技術実証衛星の1Nスラスタでテストされることとなっており、Dr. Amrousseの知見はここに一部生かされている。また上記「２」の部分は次のSTEP2計画の中核となる部分となっている。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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